BGA-asennus

Mikä on BGA-asennus?

BGA (Ball Grid Array) on tiiviisti sijoitettuja piirejä varten suunniteltu integroidun piirin paketti. Sen keskeinen ominaisuus on hilamaisesti järjestetty pienien juotospallojen rakenne, joka sijaitsee pakkauksen pohjalla. Nämä juotospallojen korvaavat perinteisten pakettien pinnit ja toimivat sähköisen sillan roolissa piirin ja emolevyn välillä, vastuussa signaalien siirrosta ja virransaannista, sekä tärkeänä mekaanisena liitännänä. Perinteisiin pinniin perustuviin tai pinnastamattomiin paketteihin verrattuna BGA-paketit voivat saavuttaa satoja tai jopa tuhansia liitospisteitä rajoitetussa tilassa. Siksi niitä käytetään laajasti korkeataajuisissa prosessoreissa, muistipiireissä ja muissa sovelluksissa, joissa vaaditaan erittäin nopeaa toimintaa, tehokkuutta, lämmön hajottamista ja sähköisiä suorituskykyä.

BGA-asennuksessa BGA-piirit kiinnitetään tarkasti automatisoidun juottamisen kautta kantaan, jossa on pohjassa juotopalloja. Koska juotopallosuoraan kiinnittyvät kantaan oleviin liitännäispalstoihin, perinteisten pinnien taivutusrakenne poistetaan. Tämä lyhentää ei ainoastaan signaalipolkua ja vähentää häiriöitä, vaan myös vähentää lämmönvastusta ja parantaa jäähdytyksen tehokkuutta tiiviillä rakenteella.

Toisin kuin perinteisessä SMD-pakkauksessa, BGA-asennuksessa luodaan täysin automaattiset laitteet, kuten korkean tarkkuuden asennuskoneet ja reflow-uunit. Juotopastan painatuksesta lopulliseen tarkastukseen vaaditaan tarkkaa tarkkuuden hallintaa. Tämä on välttämätöntä tiheiden yhteyksien kanssa ja on ratkaisevan tärkeää varmistettaessa korkea luotettavuus. Näin ollen BGA-asennuksella on etuja perinteiseen pakkaukseen verrattuna elektronisissa laitteissa, joissa vaaditaan nopeaa käsittelyä ja korkeaa tehontuottoa.

BGA-asennuksen keskeiset edut

Eri rakenteiset kaapeliyhdistelmät soveltuvat eri tilanteisiin niiden erilaisten ominaisuuksien vuoksi:

• Nauhakaapelit: Nämä koostuvat useista rinnakkaisista johdinlangoista, jotka muistuttavat säännöllistä, vierekkäin olevien johdinten ryhmää. Niiden edellyttämiä etuja ovat tilan säästäminen ja johdotuksen yksinkertaisuus. Nauhakaapeleita käytetään usein sovelluksissa, joissa tila on rajallista, kuten tietokoneiden sisällä, ja joissa vaaditaan useiden linjojen rinnakkaista siirtoa.
  
• Koaksiaalikaapelit: Näissä kaapeleissa on keskijohdin ytimenä, jonka ympärille on sijoitettu eristekerros, varojohdinkerroksen ja ulkokuoren rakenne, joka muistuttaa "samankeskisiä ympyröitä". Tämä rakenne takaa erinomaisen korkeataajuisen signaalin siirron ja häiriönsietoisuuden, minkä ansiosta niitä käytetään laajasti viestintäverkoissa, radioaaltojen laitteissa ja muilla sovellusalueilla.
  
• Monijohtimiset kaapelit: Nämä kaapelit sisältävät useita riippumattomasti eristettyjä johdinryhmiä, joilla on mahdollista siirtää useita signaaleja samanaikaisesti. Niitä käytetään sovelluksissa, jotka vaihtelevat äänensiirrosta äänijärjestelmissä monikanavaisiin signaalivaihtoihin teollisuuden ohjausjärjestelmissä.
  
• Monimutkaiset kaapelointiharjat: Nämä kaapelit koostuvat erilaisten kaapelien, liitännöiden ja kiinnitystarvikkeiden yhdistelmästä, josta muodostuu monimutkainen rakenne. Niitä sovelletaan sovelluksiin, kuten auto- ja ilmailuteollisuudessa, joissa vaaditaan suuri määrä piiriyhteyksiä ja ne kykenevät ylläpitämään korkeaa luotettavuutta kovissa ympäristöolosuhteissa.

BGA-asemonnin vaiheet

1. PCB-suunnittelu ja juotospastan valmistus

Ensiksi BGA-juotospinnalle suunnitellaan vastaavat liitännöt. Tämän jälkeen juotospasta, joka koostuu juotosmetallista ja juotteen liatosta, levitetään tasaisesti liitännöille stensilin avulla. Juotospastan määrä vaikuttaa suoraan juoteyhteyksien laatuun ja sen määrää on tarkasti valvottava.

2. Tarkka asennus

Korkean nopeuden automaattinen komponenttiasennuskone käyttää korkean resoluution kameraa tunnistamaan piirin ja painokortin asennusmerkit. Kun BGA-piiri on poimittu, se asennetaan tarkasti painolle levitettyyn juotosmassaan, varmistaen että jokainen juotospallo osuu vastaavaan liitännäisnurkkaan. Tätä vaihetta kutsutaan yleisesti nimellä "Pick-and-Place".

3. Juotoksen uudelleensulatus

Koottu painokortti syötetään juotoksen uudelleensulatusuuniin. Lämpötilan noustessa juotosmassa alkaa sulaa ja yhdistyy BGA-piirin pohjassa olevien juotospallojen kanssa. Viileänä juotospallojen kohdalle muodostuu vahva liitos, joka lopettaa sähköisen ja mekaanisen yhteyden muodostumisen.

4. Tarkastus ja testaus

Koska BGA-juotospallojen liitokset ovat piilossa piirin alla eikä niitä voida suoraan tarkastella, niiden tarkastukseen käytetään röntgenlaitteistoa oikosulun, ilmakuoren ja kylmäjuotosten havaitsemiseksi. Sähköistä suorituskykyä testataan myös varmistaakseen liitosten luotettavuuden.

Miten varmistetaan BGA-juotoksen luotettavuus?

BGA-asennuksessa vaaditaan erittäin korkeaa prosessitarkkuutta, joka edellyttää tiukkaa valvontaa useilla tasoilla:

• Piirilevyn suunnittelu: Pinnien koko, välijakso ja johdotuksen tulee vastata BGA:n teknisiä määrittelyjä. Lämpöä hajottavan suunnittelun tulee myös estää paikalliset lämpötilaerot.
  
• Juotosjauhe ja seulan valmistus: Valitse sopiva juotosjauhetyyppi ja varmista seulan aukkojen tarkkuus, jotta saavutetaan tasainen juotosjauheen painatus ja estetään oikosulut liiallisesta jauheen määrästä tai kylmät juotokset riittämättömän jauheen vuoksi.
  
• Refluksikäyrä: Lämpö-, kosteus- ja jäähdytysparametrit tulee asettaa tarkasti juotosjauheen ominaisuuksien ja piirikortin lämpökestävyyden mukaan estääkseen huonosti muodostuneet juotokset väärän lämpötilan vaikutuksesta.
  
• Tarkastusmenetelmät: Röntgenlaitteella havaitaan piilotetut juotostekniset ongelmat, ja tarvittaessa juotosliitosten lujuutta voidaan tarkastaa poikkileikkausanalyysin avulla.
  
• Ympäristön hallinta: Kokoushallin on oltava puhdas, ja sen lämpötilan ja kosteuden on oltava vakioitu estämään pölyn ja kosteuden vaikutus juotospastan toimintaan ja juotoksen laatuun.
  
• Ammattimaiset toimittajat: Kokeneet valmistajat voivat vähentää kokoamisriskiä standardoiduilla prosesseilla ja prosessien optimoinnilla.
  

Juotosliitosten laadun tarkastusmenetelmät

• Visuaalinen tarkastus: Soveltuu vain pieniin reunoille sijaitseviin juotosliitoksiin. Se voi havaita ilmeisiä ongelmia, kuten puuttuvat juotosliitokset ja muodonmuutokset, mutta se ei kata ydinosia.
  
• Röntgentarkastus: Tämä on BGA-juotosliitosten tarkastuksen ydinmenetelmä. Röntgensäteet läpäisevät piirin ja tekevät piilossa olevista juotosliitoksista selkeästi näkyviä. Se voi tarkasti havaita piiloutuneita vikoja, kuten oikosulut, tyhjät kohdat ja kylmät juotosliitokset, ja varmistaa, että jokainen juotosliitos täyttää standardit.

LHD:n ammattimaiset BGA-kokouspalvelut

BGA-asennus on elektroniikan valmistuksessa käytettävä tekninen prosessi, joka vaatii erittäin korkeaa tarkkuutta ja kokemusta, vaaten huolellista huomiota yksityiskohtiin laitteen suorituskyvystä prosessin yksityiskohtiin saakka. Ammattimaisena palveluntarjoajana LHD tarjoaa kattavan palvelun, joka kattaa insinööriselvityksen, komponenttien hankinnan, sokkelin valmistuksen, SMT-asennuksen, juotoskelvollisuuden tarkastuksen sekä valmiin tuotteen testauksen. Olipa kyseessä monimutkainen, suurella liitännäismäärällä varustettu BGA tai tilanne, jossa vaaditaan erityisiä vaatimuksia lämmön hajottamiseksi tai signaalinsiirroksi, LHD:n standardoidut prosessit ja räätälöity osaaminen takaavat, että jokainen piiri muodostaa vakaan, luotettavan ja pitkäikäisen liitännän PCB:hen, luoden vahvan perustan elektroniikkalaitteiden suorituskyvylle.